xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học

Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Qua thực tế trong những năm gần nay cho thấy Việt Nam là một nước
có tốc độ phát triển kinh tế cao trong khu vực. Bên cạnh sự phát triển mạnh
mẽ của quá trình công nghiệp hóa đất nước, chất thải công nghiệp cũng
ngày một gia tăng về khối lượng, đa dạng về chủng loại gây ảnh hưởng xấu
đến môi trường cũng như sức khỏe của con người, đòi hỏi con người phải có
nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng cho vấn đề xử lý nhằm phát triển
kinh tế song song với việc bảo vệ môi trường sống của chính mình.
Ngày nay, kỹ thuật mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát
triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới. Nước ta cũng đang tập trung
phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó kỳ vọng đặc biệt vào
ngành gia công kim loại. Do vậy nhu cầu gia công mạ kim loại càng lớn và
cũng từ đó việc xử lý chất thải trong gia công mạ – một yếu tố có nhiều khả
năng phá hủy môi trường – là hết sức cần thiết và cần được giải quyết triệt
để.
Trong quá trình gia công mạ kim loại, lượng nước thải ra tuy không
nhiều nhưng chứa hàm lượng các kim loại nặng rất cao và là độc chất đối
với sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con người. Nhiều công trình
nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bò chết và thoái
hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh
hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu dài. Do đó, nước thải từ các quá trình
xi mạ kim loại, nếu không được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con
đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và
gây các bệnh nghiêm trọng như viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima,

ung thư ….
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Đề tài “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa
học” chỉ nghiên cứu xử lý nước thải xi mạ trong một nội dung hẹp đó là xử
lý phospho có trong nước thải ở công đoạn phosphat hóa bề mặt kim loại
trong gia công kim loại mạ, nhằm tìm ra những giải pháp kỹ thuật hợp lý để
loại bỏ phospho có trong nước thải xi mạ trước khi thải vào nguồn nước thải
chung của gia công kim loại.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
1.2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm ra được một phương pháp hóa học hiệu quả cao, giá thành thấp
để xử lý nước thải công đoạn phosphat hóa bề mặt, loại bỏ phospho có trong
nước thải ra khỏi môi trường.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
• Thu thập các tài liệu liên quan đến quá trình phosphat hóa bề
mặt kim loại và các tài liệu liên quan đến quá trình gia công mạ kim
loại hiện có tại Việt Nam.
• Tìm hiểu một số tính chất hóa lý liên quan đến quá trình
phosphat hóa bề mặt.
• Tìm hiểu các ảnh hưởng của phospho tới môi trường và con
người.
• Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải xi mạ.
• Lựa chọn phương pháp xử lý.

• Khảo sát thành phần nước thải xi mạ.
• Khảo sát, đánh giá khả năng loại bỏ phospho có trong công
đoạn phosphat hóa bề mặt cùng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
xử lý.
• Thử nghiệm phương pháp trên mô hình, khảo sát yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình kết tủa, thu thập các thông số tối ưu nhằm phục
vụ cho việc thiết kế về sau.
• Đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• Phương pháp thu thập tài liệu: Tìm hiểu các tài liệu sách báo
trong và ngoài nước về xử lý phospho trong nước thải bằng phương
pháp hóa học, công nghệ xi mạ, phosphat hóa bề mặt cũng như ảnh
hưởng của phospho và nước thải xi mạ đến môi trường.
• Phương pháp tổng hợp tài liệu.
• Phương pháp thực nghiệm: Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu xử
lý.
• Phương pháp tính toán.
• Phương pháp xử lý thông qua những chỉ tiêu bằng phương pháp
phân tích.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
XI MẠ

GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
2.1.TỔNG QUAN VỀ NGÀNH XI MẠ
2.1.1. Một số khái niệm
Mạ kim loại là một quá trình công nghệ hay được sử dụng, vì thực tế
hầu như tất cả các vật dụng bằng kim loại đều phải được hoàn thiện, đồng
thời đó cũng là trách nhiệm của nhà sản xuất.
Trong công nghệ xi mạ có nhiều hình thức xi mạ khác nhau: mạ điện,
mạ hóa học, mạ nhúng nóng.
2.1.1.1. Mạ điện
Đây là một phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành xi
mạ kim loại.
Mạ điện là quá trình điện hóa catôt: Bề mặt kim loại cần xử lý được
dùng làm catôt trong một bình điện phân (đòi hỏi dùng dòng điện bên ngoài
– trong trường hợp này là nguồn điện một chiều) để thực hiện quá trình điện
hóa. Phản ứng catôt xảy ra và thực hiện việc xử lý cần thiết đó là mạ lên
trên bề mặt cần xử lý.
Dung dòch mạ là dung dòch mà trong đó quá trình mạ điện xảy ra. Nó
chứa các ion của kim loại sẽ được mạ lên bề mặt kim loại cần xử lý – các
ion kim loại này tham gia phản ứng catôt và bò khử điện hóa thành kim loại
điện kết tủa lên trên bề mặt cần xử lý.
Ví dụ: Trong trường hợp mạ kẽm, ion kẽm hóa trò 2 bò khử trên bề mặt
kim loại nền (thép chẳng hạn):
Zn
2+
+ 2e
-
 Zn

Rõ ràng trong một bình điện hóa như vậy cũng cần phải có phản ứng
anôt tương ứng. Trong mạ điện, đó thường là sự hòa tan anôt của một anôt
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
kim loại để đảm bảo nồng độ ion kim loại trong bể mạ gần như không đổi.
Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp các anôt có thể không tan và được làm
bằng các vật liệu như graphit, chì, titan phủ platin… chúng trơ trong dung
dòch mạ. Anôt không tan vẫn thực hiện phản ứng anôt trong đó có một phản
ứng anôt quan trọng đó là phản ứng thoát oxy.
H
2
O  ½ O
2
+ 2H
+
+ 2e
-
[1]
(Trong dung dòch axit)
Quá trình này sẽ hình thành một lớp kim loại tương đối mỏng trên bề
mặt dẫn điện. Quá trình này được thực hiện bằng cách nhúng vật liệu cần
mạ vào dung dòch chứa những muối kim loại và nối nó vào cực catôt của
một nguồn điện một chiều thế thấp. Mạch điện được hoàn tất khi nhúng đầu
anôt vào trong dung dòch đó và nối chúng với cực dương của nguồn điện.
Sản phẩm của quá trình này là tạo một lớp kim loại cần mạ trong dung dòch
lên trên bề mặt của vật liệu cần mạ.
Lớp phủ kim loại hình thành trên bề mặt catôt thường có cấu trúc tinh
thể và dày từ 1 – 50

µ
m tùy thuộc vào kim loại được mạ và yêu cầu hoàn
thiện mặt hàng đó.
2.1.1.2. Mạ hóa học
Dựa trên cơ sở khử hóa học ở đó ion kim loại được khử thành kim loại
từ dung dòch muối của nó bằng các chất khử.
Các điện tử cần cung cấp cho các phản ứng khử điện hóa được cung
cấp bởi chất khử hóa học.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Ví dụ: Như mạ Niken hóa học, natri hypophosphit được sử dụng làm
tác nhân khử và bò oxy hóa thành octophosphit, do đó có thể xảy ra phản
ứng anôt sau:
H
2
PO
2
-
+ H
2
O  H
2
PO
3
-
+ 2H
+
+ 2e [2]

Các điện tử tách ra và tham gia vào quá trình khử Nikel (Ni) ở phản
ứng catôt theo phương trình sau:
Ni
2
+
+ 2e
-
 Ni
Ni và Cu là hai kim loại chính thường được sử dụng trong mạ bằng kỹ
thuật này. Ni thường sử dụng ở những nơi cần độ bền ăn mòn và bào mòn.
Do bản chất của phản ứng mạ nên lớp mạ thu được là hợp kim của Ni với
các sản phẩm phân hủy của tác nhân khử. Vì vậy khi sử dụng natri
hypophosphit sẽ tạo ra lớp Ni – P và khi sử dụng niken và Bo hydrua sẽ tạo
ra một lớp mạ Ni – Bo.
Mạ hóa học chỉ có thể xảy ra trên một bề mặt xúc tác: Nhiều kim loại
thông thường đáp ứng được điều này. Vật liệu phi kim như nhựa, gốm có thể
được xúc tác bằng cách xử lý để tạo ra kết tủa kim loại paladin lên bề mặt
không dẫn điện. Phản ứng mạ hóa hoạc sau đó có thể bắt đầu trên các phần
tử này và phát triển thành lớp mạ. Bằng cách này, việc mạ kim loại có thể
tiến hành cho các bề mặt không dẫn điện. Cũng có thể làm cho bề mặt của
phi kim dẫn điện, để sau đó tiếp tục mạ bằng phương pháp mạ điện.
2.1.1.3. Mạ nhúng nóng
Mạ nhúng nóng là một quá trình trong đó vật liệu cần mạ đi qua bể
chứa kim loại mạ (kim loại nguyên chất) được nấu nóng chảy ở nhiệt độ
cao. Kết quả của quá trình là kim loại mạ sẽ bám một lớp trên bề mặt vật
liệu cần mạ.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”

2.1.2. Các loại mạ
Mạ Crom: Lớp mạ Crom được sử dụng nhiều trong công nghệ mạ ô
tô, mạ các chi tiết máy, dụng cụ y tế, phụ tùng máy móc… vì lớp mạ có tính
ổn đònh hóa học, tính chòu mòn cao đồng thời bề mặt ngoài trông rất đẹp,
khả năng phản xạ ánh sáng tốt. Có thể sử dụng lớp mạ Crom làm lớp mạ
bảo vệ nhưng cần phải mạ đồng, mạ kền sau đó mới mạ Crom trang trí.
Mạ kẽm: Trong công nghiệp ứng dụng mạ kẽm để đề phòng ăn mòn
kim loại, được gọi là lớp mạ bảo vệ. Lớp mạ này có tính đàn hồi tốt nhưng
độ cứng thấp, độ bóng kém, trong không khí dễ tạo muối kẽm cacbonat có
tính kiềm nên bò mờ, để khắc phục hiện tượng này người ta phủ photphat
hóa hay thụ động hóa bề mặt, … để tăng độ bền hóa học của lớp mạ. Dung
dòch mạ kẽm có hai loại: Dung dòch mạ kẽm cyanua và dung dòch mạ kẽm
không có cyanua.
Mạ Nikel: Mạ Nikel là kỹ nghệ quan trọng bậc nhất, đồng thời cũng
phổ biến nhất hiện nay. Trong công nghiệp ứng dụng lớp mạ Nikel để trang
trí, làm tăng khả năng chòu mòn, tăng độ cứng bề mặt, lớp mạ vừa trang trí
vừa bảo vệ. Để nâng cao hiệu quả bảo vệ – trang trí thường áp dụng mạ hai
lớp: Nikel – Crom; hoặc 3 lớp: Đồng – Nikel – Crom.
Mạ hợp kim: Trong dung dòch đồng thời có 2 cation kim loại. Để hai
ion này kết tủa đông thời lên bề mặt catôt (chi tiết mạ) tạo lớp mạ hợp kim
thì thế giải phóng của chúng phải bằng nhau hoặc gần nhau. Tùy theo thành
phần và tính chất lớp mạ mà mạ hợp kim được chia thành các nhóm sau:
• Lớp mạ hợp kim bảo vệ kim loại nền khỏi bò ăn mòn, có hợp kim:
Kẽm – cadmium; đồng – thiếc; chì – thiếc; thiếc – kẽm.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
• Lớp mạ hợp kim với mục đích trang trí – bảo vệ: Vàng – bạc; vàng –
đồng; vàng – nikel; vàng – antimun.

• Lớp mạ hợp kim có ứng dụng đặc biệt trong công nghiệp: Bạc – chì;
thiếc – chì; ….
• Mạ vàng: Lớp mạ vàng dùng để mạ đồ nữ trang, trang trí các vật
dụng như đồng hồ, gọng kính, gia dụng, trang trí nội thất, ….
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
2.1.3. Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát
Hình 1. Sơ đồ công nghệ xi mạ tổng quát
2.2.LƯU LƯNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI
2.2.1. Lưu lượng nước thải
Trong công nghệ xi mạ, lượng nước thải phát sinh ra trong một ngày
không nhiều:
• Đối với các cơ sở nhỏ: 5 – 10 m
3

/ngày.
• Đối với các cơ sở lớn: 12 – 50 m
3
/ngày.
Nước thải xi mạ bao gồm: Nước rửa trước mạ và nước thải rửa sau
mạ.
2.2.2. Thành phần nước thải
Nước thải xi mạ có thành phần rất phức tạp về nồng độ và pH dao
động rất lớn từ nước rất kiềm (pH > 9) đến nước rất acid (pH < 3). Đặc trưng
chung của nước thải xi mạ là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim
loại nặng. Tùy theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô nhiễm có thể là Cu,
Zn, Cr, Ni, … và cũng tùy thuộc vào các loại muối kim loại được sử dụng mà
nước thải có thể chứa các độc tố như xyanua, sunfat, amoni, …. Các chất hữu

cơ ít có trong nước thải xi mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động
bề mặt … nên BOD, COD của nước thải xi mạ thường thấp và không thuộc
đối tượng xử lý.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 12
Mạ vàng
CN
-
, axitCN
-
, Zn
2+
,
axit
Axit
Muội Au
Muội Ag
Mài nhẵn, đánh bóng c
Tẩy dầu, mỡ
Làm sạch bằng hố học
và điện hố
Làm sạch cơ học
Mạ crơm
Mạ Niken
Mạ kẽm Mạ đồng
Chất làm bóng
NiSO
4
H

3
BO
3
Zn(CN)
2
ZnCl
2
ZnO
NaCN
NaOH
H
3
BO
3
H
2
SO
4
NaCN
CuSO
4
Cu(CN)
2
Cr
6+
Ni
2+
, axit Cu
2+
, axit

Vật cần mạ
Dung môi
NaOH, HCl,
H
2
SO
4
NT chứa
dầu mỡ
Hơi dung môi
Bụi kim loại
Bụi, gỉ
Hơi, axit
NT Axit, kiềm
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Thành phần nước thải xi mạ được chia thành từng nhóm như sau:
• Chất ô nhiễm độc như: Cyanua, crom, kẽm….
• Chất ô nhiễm làm thay đổi pH: Các chất thuộc dòng acid và
kiềm.
• Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng như: Hydroxit, cacbonat,
phosphat.
• Chất ô nhiễm hữu cơ như dầu mỡ, EDTA ….
2.3. QUÁ TRÌNH PHOSPHAT HÓA
Phương pháp tạo nên lớp màng bảo vệ muối phosphat không hòa tan
trong nước, tiến hành trong dung dòch muối phosphat có mangan, sắt, kẽm
gọi là phosphat hóa.
Màng phoshat hóa do nguyên liệu khác nhau và công nghệ khác nhau
có màu tối hoặc màu tro đen.
Màng phosphat ổn đònh trong không khí, đôï bền chống ăn mòn cao
gấp 2 – 3 lần so với phương pháp oxy hóa kim loại. Nếu sau khi phosphat

hóa, thông thường mạ kim loại người ta thường tiến hành xử lý vật trong
dung dòch K
2
Cr
2
O
7
, ngâm dầu hoặc phun sơn điều đó có thể nâng cao độ bền
ăn mòn.
Cấu tạo của màng phosphat có nhiều lỗ nhỏ, vì thế nó có tác dụng
làm cho bám dính dầu và sơn tốt. Chính vì vậy phosphat hóa được dùng rộng
rãi là lớp nền trong công nghệ gia công thay đổi hình dáng kim loại, có thể
làm giảm ma sát, giảm vết nứt gia công hoặc một số hiện tượng khác v.v….
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Màng phosphat có tính cách điện cao do đó các máy biến thế, Roto,
Stato, các lá thép silic thường được phosphat hóa, nhưng tính năng cơ khí, từ
tính của kim loại không đổi.
 Ưu điểm của phosphat hóa:
• Dùng thiết bò đơn giản.
• Thao tác đơn giản.
• Giá thành thấp.
• Hiệu suất cao.
• Được ứng dụng rộng rãi: trong công nghệp chế tạo ô tô, tàu,
hàng không v.v…
 Nhược điểm: Thải ra ngoài môi trường một lượng lớn
phospho.
Các loại phosphat hóa

• Làm nền cho lớp sơn: Với vật liệu nhôm và Altimon; với
vật liệu sắt.
• Gia công biến hình (kéo dây sắt, ép khuôn, …)
2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH XI MẠ TỚI MÔI
TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI
2.4.1. Ảnh hưởng đến môi trường
• Là độc chất đối với cá và thực vật nước: Do phát sinh ra một lượng
lớn kim loại nặng.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
• Tiêu diệt các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá và biến đổi các
tính chất lí hóa của nước, tạo ra sự tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều
dài chuỗi thức ăn. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy: Với nồng độ đủ
lớn, sinh vật có thể bò chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ
độc mãn tính hoặc tích tụ sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về
lâu dài.
• Ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng, vật nuôi canh tác nông
nghiệp, làm thoái hóa đất do sự chảy tràn và thấm của nước thải vào môi
trường đất.
• Ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải do ảnh hưởng đến hoạt
động của vi sinh vật trong quá trình xử lý sinh học.
2.4.2. Ảnh hưởng đến con người
Xi mạ là một ngành gây ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người
cao mặc dù lượng nước thải ra môi trường của ngành này không nhiều.
Nhưng do trong nước thải xi mạ có chứa hàm lượng các kim loại nặng rất
cao và độc chất đối với các sinh vật, gây tác hại xấu đến sức khỏe con người
gây nên các bệnh nghiêm trọng có thể gây nguy hiểm tới tính mạng con
người. Nước thải xi mạ nếu không được xử lý qua thời gian tích tụ và bằng

con đường trực tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người
gây nên các bệnh như viêm loét da, ung thư, viêm đường hô hấp….
Một số kim loại nặng tồn tại trong nước thải xi mạ và các tác hại của
nó:
• Độc tính của Crom ( Cr )
Mặc dù Crom tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, chỉ có Cr(III) và
Cr(VI) gây ảnh hưởng lớn đến sinh vật và con người.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Crom xâm nhập vào cơ thể theo 3 đường: Hô hấp, tiêu hóa và qua da.
Cr(VI) được cơ thể hấp thu dễ dàng hơn Cr(III) nhưng khi vào cơ thể Cr(VI)
sẽ chuyển thành dạng Cr(III). Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất cứ đường
nào, Crom cũng được hòa tan trong máu ở nồng độ 0.001mg/ml, sau đó được
chuyển vào hồng cầu và sự hòa tan ở hồng cầu nhanh hơn 10-20 lần. Từ
hồng cầu, Crom được chuyển vào các tổ chức và phủ tạng. Crom gắn với
Sidero filing albumin và được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại
thì qua phân và nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng, Crom lại được hòa tan
dần vào máu, rồi được đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm. Do
đó nồng độ Crom trong máu và nước tiểu biến đổi nhiều và kéo dài.
Qua nghiên cứu người ta thấy Crom có vai trò sinh học như chuyển
hóa glucose, protein, chất béo ở động vật hữu nhũ. Dấu hiệu của thiếu hụt
Crom ở người gồm có giảm cân, cơ thể không thể loại đường ra khỏi máu,
thần kinh không ổn đònh.
Tuy nhiên với hàm lượng cao Crom làm giảm protein, axit nucleic và
ức chế hệ thống men cơ bản, Cr(VI) độc hơn Cr(III). Hít thở không khí có
nồng độ Crom (ví dụ axit crômic hay Cr(III) trioxit) cao (>2g/m
3
) gây kích

thích mũi làm chảy nước mũi, hen suyễn dò ứng, ung thư (khi tiếp xúc với
Crom có nồng độ cao hơn 100-1000 lần nồng độ trong môi trường tự nhiên).
Ngoài ra Cr(VI) còn có tính ăn mòn, gây dò ứng, lở loét khi tiếp xúc với da.
• Độc tính của Nikel ( Ni )
Trong môi trường nước Nikel có độc tính cao đối với cá, phụ thuộc
vào chất lượng nước ở đó. Nồng độ Nikel > 30
µ
g/l sẽ gây tác hại cho cơ
thể sống bậc thấp trong nước.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Đối với một số gia súc, thực vật, vi sinh vật Nikel được xem là
nguyên tố vi lượng còn đối với cơ thể người thì điều đó chưa rõ ràng. Tiếp
xúc lâu dài với Nikel gây hiện tượng viêm da và có thể xuất hiện dò ứng ở
một số người. Ngộ độc Nikel qua đường hô hấp gây khó chòu, buồn nôn, đau
đầu và lâu dài ảnh hưởng đến phổi, hệ thần kinh trung ương, gan và thận.
Kim loại và dạng vô cơ của nikel xâm nhập qua đường hô hấp có thể gây
bệnh kinh niên.
• Độc tính của Đồng ( Cu )
Trong nước đồng rất độc đối với cá, đặc biệt độ độc được tăng cường
khi có mặt thêm các kim loại khác như kẽm, cadmi và thủy ngân.
Đối với cơ thể người, đồng là nguyên tố vi lượng cần thiết tham gia
vào quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần của nhiều enzym
trong cơ thể. Ngộ độc đồng chỉ xảy ra ở những vùng nước có nồng độ đồng
lớn hơn 3mg/l.
2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI XI MẠ HIỆN NAY
Trong ngành xi mạ, để hoàn thành một sản phẩm có nhiều công đoạn
khác nhau, trong đó một số công đoạn đã tạo ra các chất độc hại. Do đó vấn

đề xử lý, thu hồi các chất thải kim loại nặng, các chất độc hại có trong nước
thải xi mạ là điều cần thiết. Có 3 phương pháp xử lý nước thải xi mạ hiện
nay được nhiều nước trên thế giới áp dụng đó là: phương pháp xử lý cơ học,
phương pháp xử lý hóa học, phương pháp hóa lý.
2.5.1. Phương pháp cơ học
Phương pháp cơ học gồm phương pháp lắng, lọc. Phương pháp này
nhằm lắng các chất rắn dễ lắng, các chất lơ lửng ra khỏi nước thải.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
2.5.2. Phương pháp hóa học
Bao gồm hai phương pháp đó là: Phương pháp trung hòa và phương
pháp oxy hóa – khử.
Phương pháp trung hòa: Sử dụng các chất có tính acid (H
2
SO
4
, HCl, …)
hoặc có tính kiềm (NaOH, KOH,…) để trung hòa nước thải có tính kiềm hoặc
acid. Ngoài ra có thể tận dụng nước thải có tính acid để trung hòa nước thải
có tính kiềm.
Phương pháp oxy hóa – khử: Phương pháp này nhằm làm biến đổi
mức oxy hóa của các nguyên tố.
Ví dụ : Trong nước thải xi mạ Crom thì Crom tồn tại ở dạng Cr
6+
, để
kết tủa và loại bỏ Cr ra khỏi nước thải trước tiên phải qua giai đoạn khử Cr
6+
thành Cr

3+
bằng chất khử. Như vậy, chất khử được sử dụng là chất có tính
acid mạnh, chất oxy hóa chính là hợp chất của Crom.
2.5.3. Phương pháp hóa lý
Đây là một phương pháp xử lý hiệu quả, dễ áp dụng thực tế và phù
hợp với nước thải xi mạ.
Phương pháp keo tụ – kết tủa: Quá trình kết tủa thường được ứng dụng
cho xử lý nước thải chứa kim loại nặng. Kim loại nặng thường kết tủa ở
dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH, Na
2
CO
3
,…) vào để đạt đến
giá trò pH tương ứng với độ hòa tan nhỏ nhất. Giá trò pH này thay đổi tuỳ
theo kim loại, độ hoà tan nhỏ nhất của Crôm ở pH 7,5 và kẽm là 10,2. Ở
ngoài giá trò đó, hàm lượng hoà tan tăng lên.
Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở
quá trình kết tủa. Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
nhiều kim loại làm giảm hiệu quả quá trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý
bằng chlorine hoá hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử kim loại.
Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng
quá trình kết tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay
carbonat.
Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử
lý hiệu quả khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra
đòi hỏi cao, có thể áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng

trong quá trình kết tủa.
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ PHOSPHO
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
3.1. TỔNG QUAN
Phospho (từ tiếng Hy Lạp: phôs có nghóa là “ánh sáng” và phoros có
nghóa là “người/vật mang”), là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn
có ký hiệu là P và số nguyên tử là 15. Là một phi kim đa hóa trò trong nhóm
Nitơ, Phospho chủ yếu được tìm thấy trong các loại đá phosphat vô cơ và
trong các cơ thể sống. Do độ hoạt động hóa học cao, không bao giờ người ta
tìm thấy nó ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Nó cũng là một nguyên tố thiết
yếu cho các cơ thể sống. Sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau
như: dùng để sản xuất phân bón, sản xuất diêm, pháo hoa, thuốc trừ sâu,
thuốc đánh răng, chất tẩy rửa.
Hình 1. Cấu tạo phospho
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
3.1.1. Cấu tạo và phân loại
3.1.1.1. Cấu tạo
Thông thường phospho là chất rắn dạng sáp, có màu trắng, mùi khó
ngửi như mùi tỏi. Dạng tinh khiết của nó không màu trong suốt, có cấu trúc
tinh thể là lục giác.
3.1.1.2. Phân loại
Phospho tồn tại dưới ba dạng cơ bản có: màu trắng, đỏ và đen. Các
loại khác cũng có thể tồn tại. Phổ biến nhất là phospho trắng và phospho đỏ,

cả hai đều chứa các mạng gồm các nhóm phân bố kiểu tứ diện gồm bốn
nguyên tử phospho. Các tứ diện của phospho trắng tạo thành các nhóm
riêng, các tứ diện của phospho đỏ liên kết với nhau thành chuỗi. Phospho
trắng cháy khi tiếp xúc với không khí hay khi bò tiếp xúc với nguồn nhiệt và
ánh sáng.
Phospho cũng tồn tại trong các dạng ưa thích về mặt động học và
nhiệt động lực học. Chúng đượch tách ra ở nhiệt độ chuyển tiếp -3,8
o
C. Một
dạng được gọi là dạng “alpha”, dạng kia gọi là “beta”. Phospho đỏ là tương
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 21
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
đối ổn đònh và thăng hoa ở áp suất 1atm và 170
o
C nhưng cháy do va chạm
hay nhiệt độ ma sát. Thù hình phospho đen tồn tại và có cấu trúc tương tự
như graphit – các nguyên tử được sắp xếp trong các lớp theo tấm lục giác và
có tính dẫn điện.
3.1.2. Ứng dụng
Phospho là nguyên tố quan trọng trong mọi dạng hình sự sống.
• Phospho vô cơ trong dạng phosphat (PO
4
3-
) đóng một vai trò quan
trọng tạo thành một phần của phần cấu trúc của các phân tử sinh học
như ADN và ARN.
• Các tế bào sống cũng sử dụng photphat để vận chuyển năng lượng tế
bào thông qua enoin triphosphat (ATP).

• Các muối photphat canxi đựơc các động vật dùng để làm cứng xương
của chúng.
• Trong cơ thể người chứa khoảng phospho có vai trò cấu tạo chính
trong xương và răng dưới dạng apatit.
• Phospho thường được coi là chất dinh dưỡng giới hạn trong nhiều môi
trường, do khả năng có sẵn của phospho điều chỉnh tốc độ tăng
trưởng của nhiều sinh vật. Trong các hệ sinh thái sư dư thừa phospho
có thể là một vấn đề đằc biệt là trong các hệ thủy sinh thái (sự dinh
dưỡng tốt và bùng nổ tảo).
• Axit phosphoric đậm đặc, có thể chứa tới 70% - 75% P
2
O
5
là rất quan
trọng đối với ngành nông nghiệp do nó được dùng để sản xuất phân
bón. Nhu cầu về phân bón đã dẫn tới sự tăng trưởng đáng kể trong
sản xuất phosphat (PO
4
3-
) trong nửa sau của thế kỷ 20.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
Các sử dụng khác còn có:
• Các phosphat được dùng trong sản xuất các loại thủy tinh.
• Phosphat canxi được sử dụng trong sản xuất đồ sứ.
• Tripolyphosphat natri được sản xuất từ axit phosphoric được sử dụng
trong bột giặt.
Axit phosphoric được sản xuất từ phospho nguyên tố được ứng dụng

trong các ứng dụng như:
• Chế tạo các phosphat cấp thực phẩm, các hóa chất này bao gồm
phosphat monocanci được dùng trong bột nở và tripolyphosphat natri
và các phosphat của natri.
• Trong số các ứng dụng khác, người ta thường dùng nó trong thuốc
đánh răng.
• Phosphat trinatri đươc dùng trong các chất làm sạch để là mềm nước
và chống ăn mòn cho các đường ống/nồi hơi.
• Phospho được sử dụng rộng rãi để sản xuất các hợp chất hữu cơ chứa
phospho thông qua các chất trung gian như cloruaphospho và
sulfuaphospho. Các chất này có nhiều ứng dụng bao gồm các chất
làm dẻo, các chất làm chậm cháy, thuốc trừ sâu, các chất chiết và
các chất xử lý nước.
• Nguyên tố này cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất thép,
trong sản xuất đồng thau chứa phospho và trong nhiều sản phẩm liên
quan khác.
• Phospho đỏ được sử dụng để sản xuất các vỏ bao diêm an toàn, pháo
hoa và nhất là mêtanphêtamin (C
10
H
15
N).
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”
3.1.3. Độc tính
Đây là nguyên tố có độc tính với 50 (mg) là liều trung bình gây chết
người (phospho trắng nói chung được coi là dạng độc hại của phospho trong
khi phosphat và orthophosphat lại là các chất dinh dưỡng thiết yếu). Loại

phospho trắng cần được bảo quản dưới dạng ngâm nước do nó có độ hoạt
động hóa học rất cao với ôxy trong khí quyển và gây ra nguy hiểm cháy và
thao tác với nó cần đươc thực hiện bằng kẹp chuyên dụng và việc tiếp xúc
trực tiếp với da có thể sinh ra các vết bỏng nghiêm trọng. Ngộ độc mãn tính
phospho trắng đối với các công nhân không được trang bò bảo hộ lao động
tốt dẫn đến chứng chết hoại xương hàm. Các hợp chất hữu cơ của phospho
tạo ra một lớp lớn các chất, một số trong đó là cực kỳ độc. Các este
florophotphat thuộc về số các chất độc thần kinh có hiệu lực mạnh nhất mà
ta đã biết. Một loại các hợp chất hữu cơ chứa phospho được sử dụng bằng
độc tính của chúng để làm các thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt
nấm, .... Phần lớn các phosphat vô cơ là tương đối không độc và là các chất
dinh dưỡng thiết yếu.
Khi phospho trắng bò đưa ra ánh sáng măt trời hay bò đốt nóng thành
dạng hơi ở 250
0
C thì nó chuyển thành dạng phospho đỏ và nó không tự cháy
trong không khí, do vậy nó không nguy hiểm như phospho trắng. Tuy nhiên
việc tiếp xúc với nó vẩn cần sự thận trọng do nó cũng có thể chuyển thành
phospho trắng trong một khoảng nhiệt độ nhất đònh và nó cũng tỏa ra khói
có độc tính cao chứa các ôxit phospho khi bò đốt nóng.
Khi bò phơi nhiễm phospho, trong quá khứ người ta rửa bằng dung
dòch chứa 2% sunfat đồng (CuSO
2
) để tạo ra một hợp chất không độc có thể
rửa sạch. Theo báo cáo của hải quân Mỹ là sunfat đồng có độc tính có thể
gây độc cho thận và não cũng như phá hủy hồng cầu trong mạch máu.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp: “Xử lý phospho trong nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học”

Hướng dẫn này cũng đề xuất thay thế là dùng dung dòch bicacbonat để trung
hòa axitphosphoric .
3.2. NGUỒN GỐC PHOSPHO TRONG MÔI TRƯỜNG
Khối lượng phospho trong vỏ trái đất ở dưới dạng phosphat (V): Các
khoáng vật phosphoric Ca
3
(PO
4
)
2
, Hydroxyapatit Ca
5
(PO
4
)
3
(OH)
2
, Floapatit
Ca
5
(PO
4
)F , . . .. Phospho trong môi trường nước tồn tại ở dạng phosphat.
Nồng độ của phosphat trong mọi nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn
0,01(mg/l). Trong nước bò ô nhiễm, hàm lượng phosphat không lớn là
≅

0,1(mg/l) (dạng chủ yếu là dạng polyphosphat), trong nước thải nồng độ
phosphat cao hơn nhiều và dạng tồn tại chủ yếu là polyphosphat .

Phospho tồn tại trong môi trường nước là từ 3 nguồn chính sau đây :
• Nguồn nước thải sinh hoạt.
• Nguồn nước thải nông nghiệp.
• Nguồn nước thải công nghiệp.
3.2.1. Nguồn nước thải sinh hoạt
Nguồn thải phospho quan trọng nhất trong nước thải sinh hoạt là
phân, thức ăn thừa, chất tẩy rửa tổng hợp:
• Lượng phospho có nguồn gốc từ phân được ước tính là 0,2 – 1,0
kgP/người/năm hoặc trung bình là 0,6kg.
GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương
SVTT : Phan Thùy Linh
Trang 25